Kablosuz teknolojiye giden yol - Hangi kablosuz teknoloji standardı size uyuyor?

WiFi, Bluetooth ya da Zigbee mi? HMS Endüstriyel Ağlar İş Geliştirme Müdürü Tom McKinney, endüstriyel uygulamalar için mevcut olan kısa menzilli kablosuz ağ standartları hakkında görüşlerini bildiriyor.

Son günlerde Endüstriyel IoT (nesnelerin interneti) hakkındaki söylentiler çok hızlı büyüdü. IoT cihazları pazarının gelecek birkaç yıl içerisinde katlanarak büyümesi öngörülüyor. Bunun nedeni olarak ise IoT araçlarının işleyişiyle ilgili daha fazla veri elde edilmeye başlamasını gösterebiliriz. Bu veriler, süreçleri izlemek ve optimize etmek için kullanılacak. Şirketler süreçleri geliştirmek amacıyla elde ettiği verileri kullanmayı öğrendikçe verimlilik artacaktır. Şirketlerin kendi içindeki verimliliğinin ötesinde bu veriler hem üretici hem de müşteriye kar sağlayarak ileri düzeyde şirketler arası faaliyetlere öncülük edebilir.

Çok yönlü teknolojik ilerlemeler, bizleri geniş ölçekli Endüstriyel IoT uygulamalarını gerçekleştirmeye yaklaştırdı. Bu gelişmeler düşük maliyetli veri depolama, düşük enerjili RF (radyo frekans) çözümleri ve yüksek seviyeli ağ erişimi gibi avantajları da barındırıyor. Endüstriyel IoT'nin etkin bir şekilde hayata geçirilmesinde önemli rolü olan diğer bir unsur ise kablosuz ağ standartlaştırma çalışmaları.

Kablosuz Ağlar Yeni Değil
Kablosuz ağlar endüstriyel pazarda 30 yılı aşkın bir süredir kullanılıyor. Geçmişte, bu ağlar genellikle firmalara özel geliştirilen sub 1GHz sistemlerden oluşuyordu. Kullanılan çözümler genlik kaydırmalı anahtarlama (ASK) veya frekans kaydırmalı anahtarlama gibi basit modülasyon tekniklerinden ibaretti. Bu tür modülasyonları destekleyen telsiz cihazlar belirli birkaç parçayla kolayca üretilebiliyordu. Ancak bu çözümler güvenlik anlamında yetersiz kalıyordu ve sınırlı bant genişliğine sahipti.

Son yirmi yılda kalıcı telsiz iletim çözümlerini tanımlamak için birçok standart geliştirilmiştir. Geliştirilen en son standartlar, geniş kablosuz ağ yayılımını güvenli bir şekilde sağlama imkanını da beraberinde getirmektedir. Buna ek olarak, 2.4GHz ve 5GHz bantlar gibi serbest kullanımlı yeni bantlar 1980'lerde tanıtılmıştır. Günümüzde standartlaşmış bir telsiz iletim çözümü kullanmak, sahada ya da fabrikadaki cihazları izlemek ve kontrol etmek için uygun maliyetli, güvenli bir yoldur. Kablosuz ağ standartlarının sayısı göz önüne bulundurulduğunda, hangi standardın uygulamak için doğru standart olduğu sorusu akla gelmektedir.

Cevabı bulmak için gelin 2.4GHz bantlarda uygulanan en yaygın 3 kablosuz ağ standardını inceleyelim:

Bluetooth, WiFi ve Zigbee

Wi-Fi
WiFi ya da diğer adıyla IEEE 802.11a/b/g/n tüketici ve girişimciler tarafından kullanılan en yaygın kablosuz TCP/IP ağ çözümüdür. "WiFi", Wireless Fidelity, yani "Kablosuz Bağlantı Alanı"nın kısaltılmış adıdır ve WLAN (kablosuz yerel alan ağları) cihazlarını tanımlamak için kullanılır. Bu standardın ortaya çıkmasını sağlayan komite, mümkün olan en iyi kablolu TCP/IP ağ alternatifini geliştirmeyi hedefliyor. Komite, her şeyden önce güvenlik ve hızı ön planda tutmaktadır. Sonuç olarak, 802.11n herhangi bir kısa menzilli kablosuz ağ standardında bulunabilecek en yüksek bant genişliğine sahiptir. Ancak bunun bir dezavantajı, 802.1 yığınının etkin şekilde yönetilmesi için gerekli olan güç tüketimi ve işlem gücüdür. Bu dezavantajlar piyasada bir boşluk yaratmış ve çok düşük güçteki kablosuz ağlar teknolojisi pazarını ilgilendiren birçok standart ortaya çıkmıştır.

Bluetooth
Bluetooth ve Zigbee, WiFi hizmetinden yeteri kadar yararlanamayan pazarlara hitap etmek için ortaya çıkarılmıştır. Bluetooth standardı düşük güçteki Kişisel Alan Ağı (PAN) ihtiyaçlarına hitap etmiştir. PAN, bir kişi ya da akıllı cihazı çevreleyen ağ olarak tanımlanır. PAN gereksinimleri hızlı bağlantı, basit insan-makine arayüzleri ve düşük güç kullanımını içerir. Kişisel Alan Ağında birden çok verici birbirine çok yakın bir şekilde yerleştirilebilir. Bluetooth'ta ise, cihaz vericilerinin çakışmaması için uygun zamanı ayarlamanız gerekir. Ayrıca Bluetooth, WiFi ile aynı ortamda bulunduğu durumda da çalışabileceği düşünülerek geliştirilmiştir ve birden fazla WiFi kanalı açık olduğu durumda bile Bluetooth mesajlarının ulaştığını garanti altına almak için bir frekans atlama algoritması barındırır. Son olarak Bluetooth çok düşük güçte bir verici kullandığı için WiFi'a göre çok yollu iletime daha az duyarlıdır. Sonuç olarak Bluetooth, kapsamlı RF alanı değerlendirme ve planlaması olmadan da başarılı bir şekilde uygulanabilir. Sistem, gürültü ve parazitlere karşı çok dayanıklıdır.

ZigBee
Zigbee, standart radyo üzerinde farklı protokollere izin veren genel amaçlı ve düşük kuvvetli IEEE 802.15.4 standardına dayanır. Zigbee, geniş bir alanı kapsayabilen düşük güçteki sensör networklerini desteklemek için geliştirilmiştir. Zigbee, pazarın ihtiyaçlarını karşılamak için örgüsel ağ ve agresif bir enerji profili kullanır. Zigbee protokolü, hızlı bir şekilde açmak ve kapatmak üzere tasarlanmıştır. Bu yüzden enerji tasarrufu sağlar. ISA100, WirelessHART ve 6LoWPAN gibi birçok protokol IEEE 802.15.4 üstüne kurulmuştur.

Bluetooth Low Energy
Bluetooth Low Energy (BLE) teknolojisi, bluetooth standardını güncelleştirmek için ortaya çıkarılmıştır. 802.15.4 standardında kullanılan bazı teknikleri güçlendiren BLE, Zigbee'ye göre daha düşük güç noktaları sağlamıştır. Ayrıca BLE, asıl olarak Zigbee standartlaştırma çabaları sonucu ortaya çıkan birçok özelliği de desteklemektedir.

Sizin için uygun olan standardı belirleme
Hangi standardın uygulanabilecek doğru standart olduğunu düşünüyorsunuz? İşte bu sorunun cevabı sistem gereksinimlerine bağlıdır. Özetle, WiFi en yüksek bant genişliği ve en kapsamlı yığına sahiptir. Ancak Bluetooth, BLE ve Zigbee belirli uygulamalar için uygun özellikler sunmaktadır. Örneğin, çok geniş bir alan üzerinde pilli sensörleri izleyecekseniz, Zigbee bunun için uygun bir standart olacaktır. Bluetooth/BLE noktadan noktaya teknolojisiyle, kablolu iletim araçları kadar iyi çalışır. Ayrıca küçük bir alan üzerinde sensörleri izlemek için kullanılabilir. BLE teknolojisi, telefon ve tabletlerde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu da BLE teknolojisini insan-makine ara yüzleri için mükemmel bir seçenek yapmaktadır.

Teknoloji standartları değişse de gelecekte daha fazla uygulamanın kablosuz olarak bağlanacağına hiç şüphe yok. Endüstriyel IOT'nin gelişmesiyle milyarlarca cihazın internete bağlanmasına ihtiyaç duyulacak ve bu bağlantıların çoğu şüphesiz kablosuz olacaktır.

Standartların Artı ve Eksileri - Özet:

1) WiFi
      a.Artıları
            i. 802.11n ile 600Mbit/s 'e kadar en yüksek bant genişliği.
           ii. Sabit 25 MHz veya daha geniş kanallar.
           iii. 2.4 ve 5GHz kanalları desteği.
           iv. Kapsamlı güvenlik özellikleri
      b. Eksileri
           i. Yüksek veri hızlarında ve 5GHz bandında menzil düşüktür.
          ii. Pilli sensörler için iyi bir seçenek olduğunu düşünmüyor musunuz?

2) Bluetooth / BLE
      a. Artıları
          i. Çok düşük güçlüdür.
          ii. Geniş yayılım alanı
          iii. Kalabalık ya da gürültülü kablosuz ortamlarda çok iyi performans gösterir. iv. Kullanımı kolaydır, frekans planlaması ve alan haritası gibi gereksinimleri yoktur.
      b. Eksileri
           i. En yüksek veri hızı 2Mbit/s 'dir.
           ii. Otomatik dolaşma standardı yoktur.

3) Zigbee
      a. Artıları
           i. Çok düşük güçlüdür.
           ii. 2.4 GHz bandındaki WiFi kanalları arasında sabit kanallara sahiptir iii. Sub 1GHz bantlarını destekler.
      b. Eksileri
          i. Karmaşık örgüsel ağ
         ii. 250Kbit/s Max. bant genişliği

Yazar hakkında: Tom McKinney HMS Laboratuvarlarında İş Geliştirme Müdürü olarak görev yapmaktadır (HMS Endüstriyel Ağları İnovasyon Girişimleri). Kablosuz ağ, VoIP ve 1394 teknolojileri üzerine uzun yıllar mühendislik yönetimi görevini üstlenmiştir. Ayrıca kablosuz teknolojiler üzerine yazılar yazmakta ve konferanslar vermektedir. This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.. Endüstriyel iletişim için kablosuz çözümler hakkında daha fazla bilgi almak için www.anybus.com adresini ziyaret edin.

Tom McKinney, HMS Endüstriyel Ağlar - İş Geliştirme Müdürü

  Ask For More Information…